usb数据采集控制器在工业控制中的应用

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1、USB数据采集控制器在工业控制中的应用

2、第1它还越来越多地应用于工业过程控制中。由它组成的PC-Based系统有所有PC-Based系统所固有的优点，如系统开发周期短，系统变更容易，用户界面漂亮、易操作，可以进行过程监视、报警、记录、打印，可以利用计算机的计算能力实现各种PLC无法实现的控制算法来进行复杂的过程控制，以及其他等等优点。结合本公司为其配置了其它各种外围设备和组态软件，系统开发更为简单、快速，其应用场合更加广泛。本文将介绍以LabJackU12组成的控制系统以及所需要注意的方面，在其基

3、础上介绍如何扩展系统的规模和需要的模块，然后着重介绍如何使用冗余技术来提高系统的运行可靠性。2.系统的组成2.1单个LabJackU12系统一些简单的控制系统只需要一个LabJackU12。其系统组成如图1所示。其中U12由计算机通过USB供电，所有的输入输出口都可以在U12本身和CB25板上接入和接出。这样的系统十分简单，被大多数OEM设备所采用。图1单个LabJackU12系统2.2系统扩展对于大多数工控系统来说，单个LabJackU12的输入输出口是不够的，因此系统需要进行扩展。使用USB集

4、线器可以十分方便地把整个系统扩展到一个很庞大的系统。一台计算机可以连接多达80台LabJackU12，USB的集线器可以一层层地级联。系统的扩展拓扑图如图2所示。如果所使用的USB集线器是1出4的，扩展后的系统就可以连接16个LabJackU12。如果是1出8的集线器，那么扩展后的系统会有64个LabJackU12。图2系统扩展拓扑图2.3数字口的驱动模块在工控系统中，数字输出常常用来控制继电器或中间继电器，而中间继电器再控制接触器以控制电气设备。LabJackU12的数字口输出驱动能力有限，只能

5、驱动TTL门电路或LED，无法直接驱动继电器线圈；而且其输出的电平是5V和工控上常用的24V不兼容。因此数字输出需要接到一个驱动模块OD25。OD25和LabJackU12的连接主要是通过一根DB25线。它为LabJackU12所有的数字口提供了驱动，驱动电压可达50V，驱动电流可达500毫安，可同时直接驱动多个继电器（如果有必要的话）。因此OD25在工控系统中一般是必不可少的。OD25还提供了其它模块和LabJackU12的连接。一般来说它的另一个DB25插座连接到CB25或OI25，作为数字输

6、入的接线板。当数字输入为高时，OD25上的相应数字位的LED会点亮，该LED显示在系统调试和程序调试中十分有用。使用OD25的系统如图3所示。图3使用数字驱动模块的系统简图2.4CB25和OI25模块CB25只是一个接线板，提供了D0-D15的数字口的接线柱，数字口的输入输出方向是由软件决定的，因此如果数字输入口不需要隔离的话，用CB25即可。OI25是数字输入口光电隔离模块。光电隔离的应用情况比较复杂，采用怎样的隔离完全取决于信号的（如是否有被雷击的危险，是否来自不同的电系统）、信号的性质（交流

7、或直流），以及系统在这方面的要求。而且必须指出的是如果采用隔离，必须对整个系统进行考虑，而不该仅仅考虑数字口的隔离，如485通讯口是否有隔离，模拟信号是否有隔离等等。在这方面常常存在一些误区，但在这里我们就不做详细说明了。下面我们仅介绍不需要隔离的系统应用，但这并不说明LabJack组成的系统在隔离方面有任何问题或不方便之处。其实和其他任何系统都一样，需要隔离的系统要增加隔离模块，系统的成本会随之大幅增加。2.5其它设备的使用在工控系统中常有其它设备，如变频器和其他仪表。它们和计算机的连接大多数是

8、通过485接口的，是独立于LabJackU12之外的。PC-Based系统在结构上是单个处理器的，即所有的数据处理和控制都依赖于PC上的处理器，因此在某些对象的控制上需要引入DCS系统的概念，即局部控制采用单独的仪表。实时的控制由仪表或控制器来完成，而PC只是在宏观上调整仪表的参数、控制目标值等。LabJackU12上有计数器，可以用来检测频率信号。如果有许多频率信号，可以采用频率-电压变换电路，输出到模拟输入口上。对于旋转编码器的信号，可以使用专用仪表，也可以采用本公司的DSS-FC2模块。该模

9、块利用声卡的处理器，对PC的主CPU负担极小，因此效率较高。